CN113696881B - 一种应急拖车控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种应急拖车控制系统，包括发动机、蓄电池和控制器，所述蓄电池与直流电机相连接，直流电机与应急液压泵相连接，应急液压泵分别与闭式液压泵和驻车控制及驱动装置相连接，闭式液压泵分别与行驶驱动液压马达和发动机相连接；发动机分别与制动液压泵和转向液压泵相连接，制动液压泵分别与驻车控制及驱动装置、制动控制及驱动装置相连接，转向液压泵与转向控制及驱动装置相连接，控制器分别与发动机、直流电机、闭式液压泵、驻车控制及驱动装置、制动控制及驱动装置和转向控制及驱动装置相连接。本发明可以实现自动驻车解除、闭式泵排量控制等，可长时间连续工作，功耗低；驻车解除后拖车过程可以实现转向和制动的功能。

Description

一种应急拖车控制系统

技术领域

本发明涉及液压驱动的技术领域，尤其涉及一种应急拖车控制系统，可应用于液压驱动行驶车辆。

背景技术

当前，工程轮式液压驱动行驶车辆的柴油机与柴油机管理系统故障在车辆故障占比较高，而且在柴油机故障时，车辆将彻底失去动力，以至于无法进行驻车解除、即便通过机械应急手段将驻车解除，也无法给液压转向、液压制动提供油源，无法真正意义上实现转移拖车必备的转向与制动需求，强行拖车将危及至车辆及人员安全。

申请号为201511000782.X的发明专利申请，公开了一种车辆应急拖车启动系统，通过控制单元使发动机启动工作，通过转速传感器检测变速箱的转速进而获得发动机转速，通过换挡控制阀实现变速箱的挡位转换，通过闭锁控制阀控制离合器的充放油，进而实现发动机与变速箱的连接或断开，通过后置液压油泵驱动车辆内的液压油循环，为变速箱及离合器工作提供液压动力；实现了为装载自动变速箱的车辆提供拖车启动功能，既实现拖车启动，又在车辆启动成功后，智能断开与发动机的机械连接，预防车辆碰撞危险，提高了车辆智能化水平。但是，该发明仅实现了发动机至车轮之间传动系统在拖车状态下变速箱的动力传递连接，并无法确保能够为转向和制动提供动力或动力源，主要应用于车辆的发动机拖车启动，无法实现坡道、长距离等拖车需求。

发明内容

针对现有液压驱动车辆故障后无法进行驻车解除，无法进行液压转向和制动的技术问题，本发明提出一种应急拖车控制系统，解决了轮式液压驱动行驶系统在柴油机故障无法工作或低温、浸水等无法启动，失去动力情况下，需要紧急拖动移机避让场地或需要牵引至修理场地时，能够提供必备的驻车解除、动力转向、动力制动等行驶必备的功能。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种应急拖车控制系统，包括发动机、蓄电池和控制器，所述蓄电池与直流电机相连接，直流电机与应急液压泵相连接，应急液压泵分别与闭式液压泵和驻车控制及驱动装置相连接，闭式液压泵分别与行驶驱动液压马达和发动机相连接；所述发动机分别与制动液压泵和转向液压泵相连接，制动液压泵分别与驻车控制及驱动装置、制动控制及驱动装置相连接，转向液压泵与转向控制及驱动装置相连接，所述控制器分别与发动机、直流电机、闭式液压泵、驻车控制及驱动装置、制动控制及驱动装置和转向控制及驱动装置相连接。

优选地，所述发动机为柴油机。柴油机可以实现车辆或设备的发动和发电。

优选地，所述柴油机与蓄电发电机相连接，蓄电发电机与蓄电池相连接；所述蓄电池与控制器相连接，蓄电池箱控制器提供电能。

优选地，所述应急液压泵与控制阀组相连接，控制阀组与驻车控制及驱动装置相连接，控制阀组与控制器相连接。通过控制阀组可以控制驻车控制及驱动装置的启动，实现驻解除。

优选地，所述闭式液压泵通过液压回路与行驶驱动液压马达相连接，所述制动液压泵通过液压回路分别与驻车控制及驱动装置、制动控制及驱动装置相连接，转向液压泵通过液压回路与转向控制及驱动装置相连接。通过液压回路启动各个装置，从而进行驻车解除、制动和转向。

优选地，所述行走驱动液压马达上设有转速传感器，转速传感器与控制器相连接，转速传感器用于检测行走驱动液压马达的转速，控制器根据该转速对闭式液压泵的排量进行控制，间接对闭式液压泵与发动机的转速进行控制。

优选地，所述驻车控制及驱动装置上设有压力传感器，压力传感器与控制器相连接；所述压力传感器实时检测驻车供油压力，当驻车供油压力低于设置阈值时，控制器控制直流电机驱动应急液压泵启动；所述设置阈值是驻车离合分离的最低压力。

优选地，所述转向控制及驱动装置包括液压转向器和液压油缸，转向液压泵通过转向控制阀与液压转向器相连接，液压转向器与液压油缸相连接；所述转向液压泵输出的液压油通过转向控制阀进入液压转向器，液压转向器输出液压油驱动液压油缸进行转向。

优选地，其工作方法为：在拖车启动使能后，控制器发出控制信号启动直流电机，直流电机由蓄电池提供电能并驱动应急液压泵工作，应急液压泵向闭式液压泵和驻车控制及驱动装置提供液压动力，实现闭式液压泵变量、解除驻车，车辆被拖动；

控制器对闭式液压泵排量调节，使发动机的转速在预定范围工作，驱动发动机转动使蓄电发电机发电向蓄电池蓄电，同时发动机转动驱动制动液压泵和转向液压泵工作，制动液压泵向制动控制及驱动装置、驻车控制及驱动装置提供进行制动的液压油，转向液压泵向转向控制及驱动装置提供进行转向的液压油，此时，直流电机停止，车辆或设备仍能正常工作。

优选地，在车辆或设备被拖动后，行驶驱动液压马达回转，液压油从行驶驱动液压马达的R口到闭式液压泵的A口，驱动闭式液压泵回转，通过闭式液压泵的B口再到行驶驱动液压马达的L口；拖车模式启动后，直流电机带动应急液压泵工作，同时应急控制阀组的电磁换向阀带电并换向，输出液压油通过梭阀到驻车控制及驱动装置的驻车制动器，实现驻车解除，同时从应急控制阀组的B口输出的液压油向闭式液压泵的Ps供油，为闭式液压泵提供变量油源，闭式液压泵旋转驱动发动机旋转，发动机旋转又带动与其连接的制动液压泵和转向液压泵工作，液压油分别流向制动控制及驱动装置的制动控制阀、转向控制及驱动装置的转向控制阀，分别实现行车制动和转向的液压油源。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明采用随车的蓄电池给直流电机进行供电，通过一键拖车模式启动，直流电机驱动应急液压泵给驻车控制及驱动装置和闭式液压泵提供油源，可以实现自动驻车解除、闭式泵排量控制等，可长时间连续工作，功耗低。

2、本发明在应急拖车模式、车辆被拖动后，闭式液压泵在应急动力模式下变量，行驶驱动液压马达在被拖动情况下变为泵工况，从而驱动闭式液压泵对柴油机提供回转驱动动力，柴油机的转动又驱动蓄电发电机、转向液压泵和制动液压泵工作，从而实现转向和制动等功能恢复正常。

3、本发明在应急拖车模式下，车辆被拖动，转向、制动等功能正常后，控制器会根据被拖动的车速，自动调节闭式液压泵的排量，以稳定柴油机转速在预设范围工作，确保各系统运行更加平稳，系统运行效率更高。

4、本发明在拖车模式，转向、制动功能正常后，直流电机驱动应急液压泵停止工作，以降低能耗，同时，控制器自动监控驻车控制及驱动装置的驻车供油压力和闭式液压泵补油压力，在低于设定阀值时，自动启动直流电机驱动应急液压泵工作，以保证拖车模式稳定持续可靠工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的原理图。

图2为本发明的液压控制实例图。

图中，1为直流电机，2为应急液压泵，3为行驶驱动液压马达，4为转向液压泵，5为制动液压泵，6为闭式液压泵，7为驻车制动器，8为行车制动器，9为比例换向阀，10为电磁换向阀，11为梭阀， 12为液压油缸，13为液压转向器，。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种应急拖车控制系统，包括发动机、蓄电池和控制器，发动机采集拖车过程中的动力并进行发电或启动其他设备，控制器作为该系统的总控制终端，所述蓄电池与直流电机1相连接，蓄电池为直流电机1提供电能，驱动其进行工作，直流电机与应急液压泵2相连接，直流电机1驱动应急液压泵2进行启动，应急液压泵2分别与闭式液压泵6和驻车控制及驱动装置相连接，应急液压泵2为闭式液压泵6提供启动的液压油的动力，同时为驱动驻车控制及驱动装置提供流动的液压油，实现驻车解除，从而方便进行车辆或设备的拖动。闭式液压泵6分别与行驶驱动液压马达3和发动机相连接，在行驶驱动液压马达3的作用下进行行驶过程中的动力收集，并传送至柴油机。所述发动机分别与制动液压泵5和转向液压泵4机械连接，实现对制动液压泵和转向液压泵的启动，制动液压泵分别与驻车控制及驱动装置、制动控制及驱动装置相连接，转向液压泵4与转向控制及驱动装置相连接，实现车辆或设备的制动、转向；所述控制器分别与发动机、直流电机、闭式液压泵、驻车控制及驱动装置、制动控制及驱动装置和转向控制及驱动装置相连接。闭式液压泵通过控制器与柴油机、驻车控制及驱动装置、制动控制及驱动装置、转向控制及驱动装置、直流电机等建立关联控制。

所述的蓄电池可以通过柴油机蓄电。

进一步地，行驶驱动液压马达包括但不限于一个液压马达，可以是单一马达，也可以是多个马达串联或并联。行驶驱动液压马达包括但不限于变量液压马达，也可以是定量液压马达。

所述发动机为柴油机。柴油机可以实现车辆或设备的发动和发电。所述柴油机与蓄电发电机相连接，蓄电发电机与蓄电池相连接，蓄电池进行电能的收集，同时在拖车时向直流电机提供电能，实现驻车解除，从而实现拖车；所述蓄电池与控制器相连接，蓄电池箱控制器提供电能。

所述应急液压泵2与控制阀组相连接，控制阀组与驻车控制及驱动装置相连接，控制阀组与控制器相连接。控制阀组为应急控制阀组，应急控制阀组包括电磁换向阀10，电磁换向阀10为两位三通电磁换向阀，电磁换向阀10与应急液压泵2相连接，电磁换向阀10通过单向阀与闭式液压泵的Ps相连接，电磁换向阀10通过梭阀11与驻车控制及驱动装置相连接，梭阀11与控制器相连接，电磁换向阀10通过溢流阀与油箱相连接。通过控制阀组可以控制驻车控制及驱动装置的启动，实现驻解除。控制器是通过DC 24V的I/O输出对驻车控制及驱动装置、制动控制及驱动装置和转向控制及驱动装置中的逻辑电磁阀控制，实现驻车或制动等功能控制。

所述闭式液压泵6通过液压回路与行驶驱动液压马达相连接，所述制动液压泵5通过液压回路分别与驻车控制及驱动装置、制动控制及驱动装置相连接，转向液压泵4通过液压回路与转向控制及驱动装置相连接。通过液压回路启动各个装置，从而进行驻车解除、制动和转向。直流电机通过控制阀组实现应急液压泵2对闭式液压泵与驻车控制及驱动装置的驱动控制。在具体实施时，如图2所示，行走驱动液压马达3通过变速控制阀到达其的R口，然后通过液压回路传送至闭式液压泵6，闭式液压泵6与行走驱动液压马达3的L口相连接。闭式液压泵6通过补油泵分别与转向液压泵4和制动液压泵5相连接。转向液压泵4通过转向控制阀与转向控制及驱动装置相连接。制动液压泵5通过制动控制阀与制动控制及驱动装置相连接。

所述行走驱动液压马达3上设有转速传感器，转速传感器与控制器相连接，转速传感器用于检测行走驱动液压马达的转速，控制器根据该转速对闭式液压泵的排量进行控制，间接对闭式液压泵与发动机的转速进行控制。

优选地，所述驻车控制及驱动装置上设有压力传感器，压力传感器与控制器相连接；所述压力传感器实时检测驻车供油压力，当驻车供油压力低于设置阈值时，控制器控制直流电机驱动应急液压泵启动；所述设置阈值是驻车离合分离的最低压力。设置阈值受具体元件的性能参数限制。

优选地，所述转向控制及驱动装置包括液压转向器13和液压油缸12，转向液压泵4通过转向控制阀与液压转向器13相连接，液压转向器13与液压油缸12相连接；所述转向液压泵输出的液压油通过转向控制阀进入液压转向器，液压转向器输出液压油驱动液压油缸进行转向。在具体的实施例中，转向控制阀通过单向阀与液压转向器13相连接，液压转向器13通过节流阀与溢流阀或直接与油箱相连接。液压转向器13输出端也通过单向阀和溢流阀与油箱相连接。液压转向器13分别与左右两个液压油缸12相连接。

优选地，本发明的工作方法为：在拖车启动使能后，控制器发出控制信号启动直流电机，直流电机由蓄电池提供电能并驱动应急液压泵工作，应急液压泵向闭式液压泵和驻车控制及驱动装置提供液压动力，实现闭式液压泵变量、解除驻车，车辆被拖动。在应急模式启动后，直流电机工作，驱动应急液压泵输出液压油，液压油通过控制阀组到驻车控制及驱动装置，其中驻车控制及驱动装置是原设备配套的用于实现驻车、驻车解除、驻车预警等功能的控制装置。在图2中的具体实例中，驻车控制及驱动装置包括驻车制动器7和行车制动器8，驻车制动器7和行车制动器8并联连接且均与行驶驱动液压马达3相连接，驻车制动器7与梭阀11相连接，行车制动器8与制动电磁阀相连接。闭式液压泵是通过比例换向阀9实现方向或排量控制，但前提是必须有驱动闭式液压泵变量活塞的液压油，在故障停车时，发动机及与发动机连接的闭式液压泵不旋转，无法产生闭式液压泵驱动变量活塞驱动的液压油，此时应急液压泵能给闭式液压泵提供驱动变量的液压油。

控制器对闭式液压泵排量调节，使发动机的转速在预定范围工作，驱动发动机附带的蓄电发电机发电向蓄电池蓄电，同时发动机驱动制动液压泵和转向液压泵工作，制动液压泵向制动控制及驱动装置、驻车控制及驱动装置提供进行制动的液压油，转向液压泵向转向控制及驱动装置提供进行转向的液压油，此时，直流电机停止，车辆或设备仍能正常工作。

被拖动的车速增加，行走驱动液压马达输出的液压油流量增加，在闭式液压泵排量不变的情况下，闭式液压泵回转的速度增加，即与闭式液压泵连接的发动机转速也增加，此时，通过转速传感器检测行走驱动液压马达的转速，对闭式液压泵的排量进行控制，可以间接对闭式液压泵与发动机的转速进行控制。

由于发动机转速和效率及扭矩相关，通过将发动机稳定在一定的转速范围，有利于提高拖车的效率和拖车牵引力，转速范围根据选用的发动机特性参数进行确定，不同规格的发动机转速范围不同。

发动机旋转会带动制动液压泵和转向液压泵旋转，制动液压泵是给行驶中刹车提供液压油，主要是驱动行车制动即刹车。工程设备的转向控制及驱动装置通常用液压转向器和液压油缸提供转向驱动力，而转向液压泵就是给液压转向执行机构的液压油缸提供油源，转向液压泵输出的液压油通过转向控制阀组进入液压转向器，液压转向器输出液压油驱动液压油缸进行转向。

优选地，在车辆或设备被拖动后，行驶驱动液压马达回转，液压油从行驶驱动液压马达的R口到闭式液压泵的A口，驱动闭式液压泵回转，通过闭式液压泵的B口再到行驶驱动液压马达的L口；拖车模式启动后，直流电机带动应急液压泵工作，同时应急控制阀组中的电磁换向阀10带电并换向，应急控制阀组P口与应急控制阀组A口、应急控制阀组B口连通，输出液压油通过梭阀11到驻车制动器7，实现驻车解除，同时从应急控制阀组的B口输出的液压油向闭式液压泵的Ps口供油，为闭式液压泵6提供变量油源，闭式液压泵6旋转驱动发动机旋转，发动机旋转又带动与其连接的制动液压泵5和转向液压泵4工作，液压油分别流向制动控制及驱动装置的制动控制阀、转向控制及驱动装置的转向控制阀，分别实现行车制动和转向的液压油源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应急拖车控制系统，其特征在于，包括发动机、蓄电池和控制器，所述蓄电池与直流电机相连接，直流电机与应急液压泵相连接，应急液压泵分别与闭式液压泵和驻车控制及驱动装置相连接，闭式液压泵分别与行驶驱动液压马达和发动机相连接；所述发动机分别与制动液压泵和转向液压泵相连接，制动液压泵分别与驻车控制及驱动装置、制动控制及驱动装置相连接，转向液压泵与转向控制及驱动装置相连接，所述控制器分别与发动机、直流电机、闭式液压泵、驻车控制及驱动装置、制动控制及驱动装置和转向控制及驱动装置相连接。

2.根据权利要求1所述的应急拖车控制系统，其特征在于，所述发动机为柴油机。

3.根据权利要求2所述的应急拖车控制系统，其特征在于，所述柴油机与蓄电发电机相连接，蓄电发电机与蓄电池相连接；所述蓄电池与控制器相连接。

4.根据权利要求1或3所述的应急拖车控制系统，其特征在于，所述应急液压泵与控制阀组相连接，控制阀组与驻车控制及驱动装置相连接，控制阀组与控制器相连接。

5.根据权利要求4所述的应急拖车控制系统，其特征在于，所述闭式液压泵通过液压回路与行驶驱动液压马达相连接，所述制动液压泵通过液压回路分别与驻车控制及驱动装置、制动控制及驱动装置相连接，转向液压泵通过液压回路与转向控制及驱动装置相连接。

6.根据权利要求1所述的应急拖车控制系统，其特征在于，所述行驶驱动液压马达上设有转速传感器，转速传感器与控制器相连接，转速传感器用于检测行驶驱动液压马达的转速，控制器根据该转速对闭式液压泵的排量进行控制，间接对闭式液压泵与发动机的转速进行控制。

7.根据权利要求6所述的应急拖车控制系统，其特征在于，所述驻车控制及驱动装置上设有压力传感器，压力传感器与控制器相连接；所述压力传感器实时检测驻车供油压力，当驻车供油压力低于设置阈值时，控制器控制直流电机驱动应急液压泵启动；所述设置阈值是驻车离合分离的最低压力。

8.根据权利要求1或7所述的应急拖车控制系统，其特征在于，所述转向控制及驱动装置包括液压转向器和液压油缸，转向液压泵通过转向控制阀与液压转向器相连接，液压转向器与液压油缸相连接；所述转向液压泵输出的液压油通过转向控制阀进入液压转向器，液压转向器输出液压油驱动液压油缸进行转向。

9.根据权利要求1-3或5-7中任意一项所述的应急拖车控制系统，其特征在于，其工作方法为：

在拖车启动使能后，控制器发出控制信号启动直流电机，直流电机由蓄电池提供电能并驱动应急液压泵工作，应急液压泵向闭式液压泵和驻车控制及驱动装置提供液压动力，实现闭式液压泵变量、解除驻车，车辆被拖动；

控制器对闭式液压泵排量调节，使发动机的转速在预定范围工作，驱动发动机转动使蓄电发电机发电向蓄电池蓄电，同时发动机转动驱动制动液压泵和转向液压泵工作，制动液压泵向制动控制及驱动装置、驻车控制及驱动装置提供进行制动的液压油，转向液压泵向转向控制及驱动装置提供进行转向的液压油，此时，直流电机停止，车辆仍能正常工作。

10.根据权利要求9所述的应急拖车控制系统，其特征在于，在车辆被拖动后，行驶驱动液压马达回转，液压油从行驶驱动液压马达的R口到闭式液压泵的A口，驱动闭式液压泵回转，通过闭式液压泵的B口再到行驶驱动液压马达的L口；拖车模式启动后，直流电机带动应急液压泵工作，应急液压泵与控制阀组相连接，同时控制阀组中的电磁换向阀带电并换向，输出液压油通过梭阀到驻车控制及驱动装置的驻车制动器，实现驻车解除，同时从控制阀组的B口输出的液压油向闭式液压泵的Ps供油，为闭式液压泵提供变量油源，闭式液压泵旋转驱动发动机旋转，发动机旋转又带动与其连接的制动液压泵和转向液压泵工作，液压油分别流向制动控制及驱动装置的制动控制阀、转向控制及驱动装置的转向控制阀，分别实现行车制动和转向的液压油源。

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